Современные методы очистки и регенерации отработанных смазочных масел

Министерство образования и науки Российской Федерации 
 
Сибирский федеральный университет 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
СОВРЕМЕННЫЕ  МЕТОДЫ  ОЧИСТКИ 
И  РЕГЕНЕРАЦИИ  ОТРАБОТАННЫХ 
СМАЗОЧНЫХ  МАСЕЛ 
 
Препринт 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Красноярск  
СФУ 
2011 

УДК 621.899 
ББК  35.514.3 
С56 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
C56 
 
Современные методы очистки и регенерации отработанных 
смазочных масел: препринт / Б. И. Ковальский, Ю. Н. Безбородов, Л. А. Фельдман, А. В. Юдин, О. Н. Петров. – Красноярск: 
Сиб. федер. ун-т, 2011. – 104 с. 
ISBN 978-5-7638-2243-4 
 
 
 
Представлена классификация загрязнений нефтепродуктов, рассмотрен 
механизм изменения эксплуатационных свойств моторных масел и мероприятия по ограничению количества загрязнений при транспортировании  
и хранении нефтепродуктов. Изложены современные методы очистки и регенерации отработанных масел. 
Предназначен для инженерно-технических работников, занимающихся 
восстановлением отработанных масел, эксплуатацией машин и механизмов, 
аспирантов и студентов технических специальностей. 
 
УДК 621.899 
ББК  35.514.3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-7638-2243-4                           © Сибирский федеральный университет, 2011 

ВВЕДЕНИЕ 
 
 
Смазочные материалы находят широкое применение при эксплуатации современной техники. В зависимости от назначения техники и условий эксплуатации их делят на моторные, авиационные, 
трансмиссионные, гидравлические, индустриальные и трансформаторные. Исходя из базовой основы они подразделяются на нефтяные, 
частично синтетические и синтетические. 
Срок службы определяется заводами-изготовителями техники. 
Отработанные масла в настоящее время используются в основном как 
печное топливо, поэтому остро стоит проблема их повторного использования. Для этих целей разработаны современные методы и устройства 
для регенерации отработанных масел. В связи с этим целью настоящей 
книги является проведение патентных исследований в области регенерации отработанных смазочных материалов различного назначения, что 
позволяет установить технический уровень решения этой проблемы. 
Особое внимание уделялось технологиям регенерации моторных масел, 
как особо подвергнутых температурной деструкции, а также методам их 
очистки, вызванной загрязнениями при производстве, транспортировании, хранении и технологических операциях. 
 
 
 
1.  ВИДЫ  ЗАГРЯЗНЕНИЙ  И  МЕРОПРИЯТИЯ  ПО  ОГРАНИЧЕНИЮ  
ИХ  НАКОПЛЕНИЙ  В  СМАЗОЧНЫХ  МАТЕРИАЛАХ 
 
 
Загрязнения нефтяных масел классифицируются по признакам, 
характеризующим источники их загрязнения, к которым относятся 
атмосферные, микробиологические, износные.  
Атмосферные загрязнения (пыль, влага) попадают в масло на 
всех этапах его производства, транспортирования и хранения.  
Микробиологические загрязнения (бактерии, грибки, пирогенные 
вещества) попадают в нефтяные масла из атмосферы. В настоящее 
время известно более 100 видов микроорганизмов. Попадая в масло  
с атмосферной пылью, они начинают размножаться. Питательной средой для них являются присутствие в масле влаги и воздуха. 
В нефтяных маслах присутствуют продукты химической и электрохимической коррозии конструкционных материалов технологиче

ского оборудования. Появление этих веществ в нефтяных маслах называют контактными загрязнениями. 
Износные загрязнения попадают в масло из-за механического 
износа перекачивающего оборудования и запорной аппаратуры,  
а также при эксплуатации машин.  
По химическому составу загрязнения подразделяют на неорганические (минеральные вещества, вода, воздух) и органические, имеющие углеводородное и микробиологическое происхождение (смолы, 
асфальтены, соли карбоновых кислот, бактерии, грибки и т. п.) 
Загрязнения нефтяных масел целесообразно классифицировать 
по основным этапам производства, транспортирования, хранения  
и применения, поэтому их называют производственными, операционными и эксплуатационными. 
Производственными загрязнениями называют загрязнения, концентрация и состав которых образовались в процессе производства 
нефтяных масел. Характеристики производственных загрязнений 
представлены в табл. 1. 
 
 
Таблица 1  
 
Производственные загрязнения нефтяных масел [1] 
 
Вид 
Состав 
Причины возникновения 
Условия появления 

Нефтяные 
Окислы металлов  
и кремния, асфальтосмолистые соединения 

Наличие в исходном нефтяном сырье 
Применение нефти, 
содержащей загрязненные примеси 

Атмосферные 
Окислы металлов  
и кремния, вода 
Контакт с запыленным и 
влажным воздухом 
Негерметичность 
технологического 
оборудования 

Технологические 
Смолы 
Полимеризация олефи-
нов, конденсация ароматических углеводородов, 
окислительные процессы 

Наличие в нефти 
реакционноспособных веществ 

Атмосферные 
Окислы металлов  
и кремния, вода 
Контакт с запыленным и 
влажным воздухом 
Негерметичность 
технологического 
оборудования 

Контактные 
Окислы металлов 
Коррозия технологического оборудования 
Применение оборудования из коррозионно-активных материалов, отсутствие защитных покрытий 

Операционные загрязнения попадают или образуются в результате перевозки масел различными видами транспорта, хранения на 
нефтебазах и складах, перекачки при приеме на складах и выдачи потребителям, заправки механизмов. 
Эксплуатационные загрязнения возникают или заносятся в масла при эксплуатации двигателей, механизмов, гидравлических систем 
и т. п. В этом случае смазочные масла загрязняются продуктами 
окисления и температурной, механической и химической деструкции. 
Очевидно, что количество, структура и состав загрязнений существенно различаются по физико-химическим свойствам и условиям 
применения. Несмотря на это, в большинстве случаев оценку загрязненности масел проводят по количественным показателям (массе или 
объему), хотя химический состав и структура загрязнений не меньше, 
чем концентрация, оказывает влияние на их эксплуатационные свойства. В состав этих загрязнений входят смолы, асфальтены, карбены, 
карбоиды, асфальтогеновые и оксикислоты, кокс, сажа, окислы металлов, частицы износа, продукты неполного сгорания топлива. 
Эксплуатационные свойства моторных масел обеспечивают оптимальную долговечность трибосопряжений в условиях эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. Основными из них являются моющие, 
диспергирующие, противоизносные и противозадирные, антикоррозионные, антиокислительные, нейтрализующие [2, 3] свойства. Наличие такого количества свойств, изменяющихся в процессе эксплуатации двигателя и выполняющих определенное функциональное назначение, усложняет решение задачи определения качества масел и сроков их замены. 
 Моющие свойства масел представляют собой комплекс свойств, 
благодаря которым замедляются процессы окисления, конденсации и 
термоокислительной полимеризации, а также снижается количество 
углеродистых отложений на горячих поверхностях деталей [4, 5]. 
 Диспергирующие свойства масел определяют способность замедлять образование низкотемпературных отложений на деталях двигателя и предотвращают загрязнение маслоподводящих каналов.  
 Антиокислительные свойства характеризуют стойкость масел  
к окислению под действием высоких температур. Они способствуют 
уменьшению скорости образования смолистых соединений. 
 Нейтрализующие свойства масел – это способность нейтрализовать 
кислоты, образующиеся в процессе окисления масел и сгорания топлива. 
 Антикоррозионные свойства масел обеспечивают снижение 
коррозионно-механического изнашивания. Этот вид изнашивания является главной причиной, затрудняющей увеличение моторесурса 

двигателя вследствие непрерывного действия. Более того, коррозионные свойства масел изменяются в процессе работы двигателя и могут 
быть неудовлетворительными при удовлетворительных противоизносных свойствах данного масла. Поэтому при разработке критериев 
оценки эксплуатационных свойств масел необходимо учитывать его 
коррозионную активность. Все приведенные выше свойства определяются специальными методами и регламентируются стандартами 
(ГОСТ 981, ГОСТ 1461, ГОСТ 19932, ГОСТ 5985 и др.). 
 Необходимые функциональные свойства смазочных материалов 
задаются с помощью легирования их специальными присадками или 
пакетом присадок. Однако единого научно-обоснованного мнения по 
выбору присадок, придающих определенные свойства маслам, пока 
не существует. Трудность заключается во взаимном влиянии присадок, применяемых для улучшения тех или иных свойств. 
 Основное внимание при выборе масел уделяется противоизносным, противозадирным и коррозионным свойствам. Улучшение этих 
свойств направлено на повышение долговечности узлов трения. 
 Смазочные свойства масел зависят от содержания полярноактивных и химически активных веществ, способствующих образованию на поверхностях трения устойчивых защитных слоев. Они снижают износ, коэффициент трения и характеризуют приспосабливаемость данной пары материалов к условиям эксплуатации. Кроме того, 
вследствие окисления масла образуются низкомолекулярные кислоты, 
которые способны улучшать смазочный эффект масла. Этим объясняется превосходство отработанных масел перед товарными [6–10]. 
 Из приведенной классификации основных эксплуатационных 
свойств необходимо отметить, что вязкость, моющие, диспергирующие, антикоррозионные, антиокислительные и нейтрализующие 
свойства определяются путем анализа пробы масла, взятой из двигателя. Изменение этих свойств сопровождается появлением примесей, 
которые находятся в масле или осаждаются на деталях двигателя. 
 Противоизносные и противозадирные свойства проявляются непосредственно во фрикционном контакте и определяют триботехнические параметры трения. 
 Важное значение в выборе и обосновании критерия оценки качества масел занимают исследования в области механизма загрязнения масел эксплуатационными примесями, который определяется условиями работы двигателя, температурным режимом, наличием воды 
и техническим состоянием двигателя и системы очистки. Под воздействием высоких температур в присутствии кислорода воздуха мотор

ные масла разлагаются, окисляются и полимеризуются. Также на 
процесс старения оказывает влияние контактное окисление на поверхностях трения. Механизм окисления минеральных масел исследовался Н. Н. Черножуковым и С. Э. Крейном [11]. Авторами установлено, что окисление масел происходит по двум направлениям  
с образованием кислых и нейтральных продуктов [12]. Кислые продукты усиливают коррозию металлов и интенсифицируют коррозионно-механическое изнашивание, а нейтральные – загрязняют масляную 
систему. Образующиеся при сгорании топлива окиси серы и азота 
взаимодействуют с металлами и усиливают лакообразование. Интенсивность данного процесса определяется не только качеством масла, 
но и воспламеняемостью, вязкостью и фракционным составом топлива [13]. Установлено, что масла с высоким содержанием ароматических углеводородов и сернистых соединений склонны к образованию 
нерастворимых продуктов окисления. Тенденция к уменьшению нерастворимых продуктов наблюдается для масел с повышенной селективной очисткой. 
 Большое влияние на образование нерастворимых продуктов оказывают условия работы двигателя, особенно температура, определяющая скорость окисления. При низких температурах процесс окисления протекает менее интенсивно, однако количество отложений за 
счет топлива увеличивается [13]. При повышении температуры  
за счет испарения топлива и воды количество образующихся продуктов уменьшается, однако увеличивается скорость окисления масла. 
Решение этого компромисса возможно путем легирования масел антиокислительными присадками. 
 Смазочные свойства масел также определяются температурой, 
особенно при наступлении химической модификации. При этом наблюдается стабилизация коэффициента трения [14] и равновесие скоростей образования и изнашивание модифицированных слоев на поверхностях трения [15]. 
 На процесс загрязнения масла оказывают влияние различные 
виды изнашивания. Так, наряду с частицами износа в масле накапливаются различные соединения металлов в результате коррозионномеханического изнашивания. Причем интенсивность этого процесса 
зависит от уровня поляризации зоны трения, что усиливает электрохимическую коррозию металлов [16, 17]. 
 Влияние продуктов старения на эксплуатационные свойства масел изучено недостаточно. Известно [7], что при определенном соотношении органических и минеральных продуктов они нейтрализуют 

агрессивные примеси, а в целом увеличивают нагарообразование, засоряют маслоподводящие каналы и очистительные устройства, нарушают температурный режим работы двигателя и снижают давление  
в масляной системе. 
 Количество органических соединений непрерывно увеличивается, так как они не задерживаются системой фильтрации. С повышением концентрации они загрязняют масляную систему и нарушают режим смазки. Кроме того, органические кислоты оказывают разрушающее действие на подшипники из свинцовых бронз [18]. 
 На механизм загрязнения масел большое влияние оказывает вода. В растворенном виде или в составе эмульсии она вступает в реакцию и образует кислоты, щелочи и другие вещества, ухудшающие 
свойства масел, особенно с присадками. Обводненное масло усиливает коррозионное воздействие на металлы, повышает активность низкомолекулярных кислот и интенсивность процесса окисления. 
 В дизельных двигателях основным источником загрязнения являются продукты неполного сгорания топлива (сажи), тогда как  
в бензиновых двигателях загрязнение происходит в основном за счет 
окисления, термоокислительной полимеризации, конденсации и коксования углеводородов и соединений, содержащих серу и азот [19]. 
Подтверждение тому различие в цвете работавших масел. Дизельные 
масла приобретают темную окраску, а масла бензиновых двигателей 
имеют окраску от светло-коричневого до темно-коричневого цвета. 
 Таким образом, механизм старения моторных масел, как и других, представляет сложный процесс изменения свойств не только базовой основы, но и состава и структуры образующихся продуктов.  
В этой связи существует большое разнообразие в методах оценки 
эксплуатационных свойств масел и сроках их службы. 
 Вопрос о сроках службы масел широко исследуется как отечественными, так и зарубежными учеными [8, 20]. 
 Многие авторы высказываются против длительного применения 
масел, считая вредным влияние механических примесей. Однако большинство высказываются за относительное увеличение сроков службы 
масел. Так, европейские автомобильные фирмы рекомендуют замену 
масел после пробега 3–6 тыс. км, американские – 10 тыс. км, а английские фирмы рекомендуют проводить замену масел раз в два года. 
 Вопрос об определении срока службы смазочных масел необходимо решать исходя из системы масло – двигатель, так как качество масла 
и скорость его старения зависят от технического состояния двигателя. 
Качество моторных масел изменяется за счет образования эксплуатаци

онных примесей. Поэтому количество, состав и химическая структура 
примесей является основанием для разработки методов оценки. 
 Аналогичен механизм изменения эксплуатационных свойств 
трансмиссионных, индустриальных и гидравлических масел. Однако 
скорость процессов старения этих масел зависит только от температуры 
на поверхностях трения, и эти процессы протекают более интенсивно 
при температурах ниже температур, характерных для моторных масел. 
 Методы оценки эксплуатационных свойств смазочных материалов подробно рассмотрены в работах [5, 21]. 
Загрязненность нефтяных масел можно снизить за счет мероприятий, предупреждающих попадание в них примесей при транспортировании, хранении, заправке и применении, а также путем очистки 
загрязненных масел. 
К основным мероприятиям по снижению операционных загрязнений, попадающих в масла при транспортировании и хранении, относятся [1]: 
• предотвращение контакта масла с воздухом, содержащим атмосферную пыль и влагу; 
• уменьшение коррозионного взаимодействия масла и материала оборудования, применяемого при транспортировании и хранении 
масла; 
• своевременное удаление остаточных загрязнений из резервуаров, трубопроводов, железнодорожных и автомобильных цистерн  
и другого технологического оборудования перед наливом нефтяных 
масел или их перекачкой; 
• хранение в условиях, обеспечивающих стабильность качества 
нефтяных масел (оптимальная температура, предотвращение контакта 
масла с кислородом). 
Наиболее прогрессивным методом предотвращения попадания 
загрязнений при наливах и сливах нефтепродуктов является замкнутая система. 
Количество эксплуатационных загрязнений можно уменьшить 
за счет совершенствования конструкции и изменения режимов работы 
агрегатов машин. Например, если в три раза увеличить скорость отсоса газов при вентиляции картера двигателя, в масле образуется вдвое 
меньше осадков [22]. Создание избыточного давления в масляных 
системах трансмиссий и гидравлических системах  исключает попадание загрязнений извне. При транспортировании нефтепродуктов  
в железнодорожных и автомобильных цистернах в них попадает 
больше атмосферных загрязнений, чем при хранении на нефтебазах. 

Загрязнения попадают в основном через дыхательные клапана или 
вентиляционные устройства цистерн, поэтому необходимо устанавливать воздушные фильтры, исключающие попадание загрязнений 
извне. В качестве материалов для фильтрования применяют ткани  
и нетканые материалы из натуральных и синтетических волокон. 
Основными методами защиты масел от коррозионных загрязнений является применение коррозионностойких материалов при изготовлении резервуаров, трубопроводов, цистерн и другого технологического оборудования, нанесение покрытий, а также введение ингибиторов коррозии и электрохимическая защита. 
Борьба с остаточными загрязнениями осуществляется периодической очисткой резервуаров и цистерн. В настоящее время применяют ручные, механизированные и химико-механические способы [23]. 
Борьбу с окислением масел можно вести путем сокращения 
времени их контакта с кислородом воздуха и устраняя факторы, способствующие интенсификации окисления, либо вводя в масла антиокислительные присадки. 
Сокращение времени контакта масла с кислородом воздуха можно при транспортных и нефтескладских операциях путем герметизации 
резервуаров, цистерн и тары. К факторам, влияющим на окисление, 
также относится температура, поэтому при хранении масел резервуары 
термостатируют (главным образом, заглубляя их в грунт), защищая 
бочки и тару от солнца, ограничивают температуру подогрева масел 
при их перекачках в холодное время года. 
Весьма эффективным средством борьбы с окислением масел является легирование их антиокислительными присадками. В качестве таких 
присадок используют сернистые, азотистые, фосфорные соединения, 
алкилфенолы и фенолы с различными функциональными группами. 
Применение вышеперечисленных технологий по предотвращению попадания загрязнений масел при транспортировании и хранении позволяет повысить надежность машин и агрегатов, в которых 
они применяются.  
 
 
 
2.  ХИМИЧЕСКИЕ  МЕТОДЫ  ОЧИСТКИ 
 
 
Данные методы широко используются в процессах производства 
нефтяных масел и при регенерации отработанных. Наибольшее распространение получила кислотная и щелочная очистки.